某型潛艇杯形管節的腐蝕與防護對策

周建奇，李 平，龍 彪

(1.海軍裝備技術研究所，北京 102442;2.海裝廣州代表局駐427廠軍代室，廣東廣州 510260)

0 概述

潛艇長期工作在海洋環境中，且經常在水面及水下作業。與水面艦船不同，在大深度水下工作時，各通海部件還要承受大深度的海水壓力，因而對各相關設備、管路提出了更高的要求。杯形管節(圖1)作為舷側閥的支撐結構，與艇體焊為一體，在設計建造時，杯形管節在選材方面主要考慮其機械和焊接等方面的性能，常采用與船體結構材料性能相近的鋼材制作，而與杯形管節相連的舷側閥的法蘭通常為銅合金 (如B10、B30等材料)。杯形管節內壁直通海水，一旦該部位發生腐蝕穿孔即使在舷側閥處于關閉狀態，海水仍然能夠由穿孔部位進入艙內，影響艇內其他設備的正常運行，危及艇的安全，因而危害極大。

1 腐蝕現狀

據對某型在修潛艇的調查，杯形管節普遍存在較為嚴重的腐蝕問題，主要表現為凹凸密封面的內凸緣部位以及杯形管節內壁的腐蝕。如該潛艇Ⅰ艙的艙底泵出口的杯形管節在使用3～4年時間后，其內凸緣部位腐蝕非常嚴重 (圖2)，杯形管節內表面則有大量腐蝕產物 (因杯形管節未拆下檢查，不便于檢查腐蝕坑點的深度)，其他艙室艙底泵、輸送泵、冷卻器出口的杯形管節均有類似的腐蝕問題。杯形管節直接通海，如發生腐蝕穿孔后只能采取應急防護措施處理，待上排修理或進塢坐墩修理時才能徹底解決。

圖1 杯形管節的結構示意圖

2 腐蝕原因分析

杯形管節的腐蝕是多方面因素引起的，既有材料自身耐蝕性差的原因，還與杯形管節與閥之間通過螺栓連接時留存的固有缺陷有關。

圖2 杯形管節的腐蝕情況

1)材料因素。

材料是影響杯形管節腐蝕的主要因素，材料的耐蝕性好壞直接關系到杯形管節的使用壽命，同時還會對該系統整體性能的發揮產生重大影響。杯形管節屬于管道系統中的一小截管路，在設計時主要考慮其結構強度和焊接性能等因素，在選擇材料時與船體結構材料接近，以該潛艇為例，船體材料為921A鋼，杯形管節為607A制作。由于607A鑄鋼屬于不耐海水腐蝕的鋼鐵材料，如不采取任何防腐蝕措施，在海水環境中極易發生腐蝕。從現場檢查情況可以看到，杯形管節內壁出現大量腐蝕斑點，凹凸密封面位置的內凸緣部位腐蝕十分嚴重，如圖2所示。

2)環境因素。

杯形管節作為海水進入船體內的前沿部分，內壁長期處于海水環境中。杯形管節在海水中的自腐蝕電位－660 mV，與杯形管節相連的閥的法蘭通常是銅合金材料 (海水中的自腐蝕電位大于－270 mV［1］)，二者間存在較大的電位差，并且杯形管節與法蘭間通過螺栓連接，此種連接方式形成了宏觀電偶，即銅合金閥蘭、閥體作為陰極而受到保護，鋼質杯形管節作為陽極被腐蝕，特別是法蘭凹凸密封面位置的內凸緣部位，腐蝕最為嚴重。

銅合金舷側閥與鋼質杯形管節間雖然通過螺栓連接，并且形成了宏觀電偶，但因為連接后二者之間具有一定的電阻，因此表現為距離靠近密封面位置的內凸緣部位腐蝕較強烈，而隨著離密封面位置距離的增加，電偶腐蝕的作用減弱，因而杯形管節內表面整體表現為均勻腐蝕。

3 預防腐蝕的措施

從對杯形管節腐蝕原因分析可知，因杯形管節在選材方面首先要考慮強度和焊接等方面的因素，不可能改變現有的材料體系。因此，根據這種情況，可從杯形管節的表面入手，采取先進的防腐蝕技術，提高其防腐蝕水平。

1)電絕緣技術措施。

鋼質杯形管節和銅質閥之間的連接不可避免，則可以考慮在二者之間采取必要的電絕緣措施［1］，如在杯形管節的密封面、連接螺栓表面制備絕緣涂層，增加法蘭與杯形管節之間的電阻，降低電偶對(銅－鐵)之間所產生的電流密度，減少電偶腐蝕的影響，從而降低其腐蝕速度。

2)重防腐蝕涂層保護。

在目前杯形管節使用材料上，主要考慮的是滿足其機械性能、焊接性能等方面的因素，其耐蝕性能較差，可通過采用先進的防腐蝕技術措施以彌補其耐蝕性能的不足，如管內襯塑、制備結合力強的陶瓷涂層［2］等，可有效提高杯形管節內表面的耐海水腐蝕性能。

3)外加電流保護［3］。

外加電流保護法具有對水流阻力影響小、使用壽命長、工作可靠、保護效果好等特點。對重點部位的杯形管節，可考慮在局部安裝外加電流陰極保護系統。通過外部電源提供微小的局部電流的措施，可減輕或避免杯形管節的腐蝕。

4 結論

綜上所述，某型潛艇杯形管節的腐蝕是由于其材料自身耐蝕性能不足以及杯形管節與舷側閥間連接時形成的固有缺陷而引起的。在不改變杯形管節材料的前提下，可通過在杯形管節的表面和連接螺栓的表面制備絕緣涂層減少因電偶腐蝕的作用;通過在杯形管節內表面制備防腐蝕涂層以及外加電流陰極保護的方法，可提高其整體耐蝕水平。

［1］王虹斌，方志剛.艦船海水管系異金屬電偶腐蝕的控制［J］.腐蝕科學與防護技術，2007，19(2):145－147.

［2］劉學文，石元昌，柏其亞.燒結Al2O3陶瓷在海水中的耐腐蝕性能研究 ［J］.山東大學學報 (工學版)，2008，38(5)113－116.

［3］許立坤，王廷勇，等.船舶外加電流陰極保護用輔助陽極組件［J］.材料開發與應用，2001，16(2):35－38.